(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を被覆するための装置において、
（1.1）真空チャンバ（２）と、
（1.2）上記真空チャンバ（２）の内側のｎ個のカソード（７−１０）と、ここで、ｎをカソードの数として、ｎ≧２とし、
（1.3）上記真空チャンバ（２）の内側の少なくとも３つのアノード（２８−３２）と、
（1.4）上記アノード（２８−３２）が各々電気的に接続される１つの接続ライン（６３）と、
（1.5）一端が上記接続ライン（６３）に接続され且つ他端が接地（３３）に接続されており、少なくとも２Ωの抵抗を有する抵抗器（３４）と、
を備える装置。
【請求項２】
ｎ個のカソード（７−１０）及び（ｎ＋１）個のアノードが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記真空チャンバ（２）は、上記接地（３３）に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
上記カソード（７−１０）の各々は、１つのアノード（２９−３２）が割り当てられ、上記カソード（７−１０）の各々およびそれに割り当てられたアノード（２９−３２）は、共通の電力源（１１−１４）に接続されていて、上記カソード（７−１０）及び割り当てられたアノード（２９−３２）の各々が他のカソード及び割り当てられたアノードとは独立して電気的に動作することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
上記カソード（７−１０）の各々は、平板状ターゲットを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
上記カソード（７−１０）の各々は、円筒状ターゲットを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
上記抵抗器（３４）は、４０Ωから１０ｋΩまでの抵抗を有することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
上記チャンバ（２）の内側にシュラウド（５３、５４）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
上記抵抗器（３４）は、プルダウン抵抗器であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
上記抵抗器（３４）の抵抗は、４００Ωと５００Ωとの間であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
上記カソードは、平板状カソードであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
上記カソードは、管状カソードであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【説明】
【０００１】
本発明は、基板を処理するための装置に関する。
【０００２】
半導体、光デバイス又はフラットパネルディスプレイのような基板を処理するのに（例えば、被覆するのに）マグネトロンスパッタリング源が使用される。このようなマグネトロン源によれば、プラズマのイオンが発生され、ターゲットから物質をスパッタする。このスパッタターゲット物質は、上記基板の表面に堆積され、薄膜を形成する。これらイオンは、基板をエッチングすることもできる。
【０００３】
互いに平行して取り付けられ且つ個々のスリットにより分離された少なくとも２つの電気的に分離された固定棒状ターゲット配置を有するスパッタ源は、既に知られている（ＵＳ６，０９３，２９３、又、ＵＳ６，２８４，１０６及びＵＳ６，４５４，９２０）。これらターゲット配置の各々は、各ターゲット配置が互いに電気的に独立して動作できるように、個々の電気パッドを含んでいる。各ターゲット配置は、又、個々のターゲット配置において時間変化マグネトロン場を生成するための制御磁石配置を有する。このスパッタ源は、更に、ターゲット配置と並んで且つそれらの間に及び／又はターゲット配置の小さい方の側に沿ってアノードを有するアノード配置を有する。
【０００４】
更に又、基板を被覆するための配置が知られており、この配置は、スパッタリングチャンバから電気的に分離され且つ互いに電気的に分離されている２つの電極を備えており、それら電極の一方は、ターゲットに電気的に接続されたカソードであり、他方の電極は、アノードである（ＤＥ４０４２２８９Ａ１）。コンデンサ及び抵抗が、上記アノード及び接地と直列に接続されている。ＤＥ４１３６６５５Ａ１によれば、そのようなコンデンサは、省略することができる。両文献（ＤＥ４０４２２８９Ａ１及びＤＥ４１３６６５５Ａ１）において、解決すべき問題は、アーク放電を抑制することである。
【０００５】
もし、アノードを、ＤＥ４１３６６５５Ａ１に示されるように、カソードの前に配置するならば、イグニッションの状態が改善される。しかしながら、アノードがプラズマ粒子の流れの邪魔となり、アノードも被覆されてしまうという欠点が生ずる。このような被覆は、アノードの粒子が基板に落下して、基板層の品質を悪化してしまうという結果が生じてしまう。一方、反応性スパッタリングの場合には、カソードと対向するアノードの表面が誘電体物質で被覆されてしまうことがある。その結果として、イグニッション状態が悪化されてしまう。
【０００６】
更に、供給ガスを閉じ込めるためのチャンバを含むプラズマ源が知られている（ＷＯ２００５／０５２９７９Ａ２）。アノードが上記チャンバに配置されており、複数のマグネトロンカソードセグメントを備えるセグメント型マグネトロンカソードが、アノードに近接してチャンバに配置されている。
【０００７】
最後に、複数の、即ち、３つ以上のカソードをチャンバに配置するものが、ＵＳ４，４１７，９６８、ＪＰ２００３−１８３８２９及びＥＰ１５９４１５３Ａ１において知られている。
【０００８】
本発明の目的は、基板、例えば、ガラスを被覆するための配置であって、その被覆処理が長時間安定性を有しており、従って、異なる基板上に堆積される層が互いに実質的に異なってしまうことがないような配置を提供することである。
【０００９】
このような課題は、特許請求の範囲の請求項１に従って基板を被覆するための装置を提供することにより解決される。
【００１０】
従って、本発明は、真空チャンバにおいて基板を処理するための、例えば、被覆するための装置に関する。この真空チャンバには、ｎ個のカソードと、各々カソードに隣接した（ｎ＋１）個のアノードと、が配置される。上記ｎ個のカソードの各々及び上記アノードのうちの、ｎ個の割り当てられたアノードは、電力供給源に接続される。上記アノードのうちの、カソードに割り当てられていない１つのアノードは、上記アノードの各々を接続している電気ラインに接続される。プルダウン抵抗器の一端が上記ラインに接続され、そのプルダウン抵抗器の他端が接地に接続される。
【００１１】
スパッタリング処理においてこのような配置を使用すると、被覆される基板の層は、長い時間期間に亘って良好な安定性を有するようになる。その上、その層の特性、例えば、シート抵抗及びシート均一性が改善される。
【００１２】
１０Ω以上の抵抗値で非常に良好な特性が得られる。例えば、プルダウン抵抗器が４４０−４７０Ωの抵抗値を有する場合において、３つ以上、例えば、９つのマグネトロンスパッタ源を有する装置で被覆された基板の被覆について、良好な特性が得られる。
【００１３】
添付図面に関してなされる以下の説明から、本発明は、より良く理解され、且つその種々な目的及び効果もより十分に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】基板を被覆するための装置であって、直線状カソードを備える装置の横断面図である。
【図２】図１による装置の部分図である。
【図３】基板を被覆するための装置であって、管状カソードを備える装置の横断面図である。
【図４】被覆のシート抵抗が種々異なる抵抗値に依存していることを示すグラフである。
【００１５】
図１は、基板を被覆するための装置１の横断面図を示している。この装置１は、周囲壁部３、４、５、６を有する真空チャンバ２と、複数のカソード配置７から１０と、を備えている。これらカソード配置７から１０の各々は、電力供給源１１から１４のうちの１つに接続され、カソードを確立する。アノード２８から３２が、カソード配置７から１０の近傍に配置され、ラインを介してそれら電力供給源に接続される。これらラインは、絶縁体２３から２７を通して壁部５を貫通している。アノード２９から３２は、電力供給源１１から１４のうちの１つに接続され、各電力供給源がアノード２９から３２のうちの１つ及びカソード配置７から１０のうちの１つに接続されるようにしている。これら電力供給源１１から１４の全ては、保護アースとして作用する接地３３に電気的に接続される。
【００１６】
アノード２８から３２と供給ラインとの間の抵抗は、約１００−２００ｍΩである。もし、抵抗器３４の抵抗が２Ωより低い場合には、シュラウド５３、５４により大きな電流が流れる。何故ならば、シュラウド５３、５４の転移抵抗は低いからである。もし、抵抗器３４が短絡回路（Ｒ＝０）によりバイパスされる場合には、スパッタチャンバ２の全ての表面がアノードの機能を果たす。このような大きなアノードは、プラズマのイグニッションが改善されるという効果を有するであろう。しかしながら、複数のカソード７から１０を備える配置により、層のむらを決定するアースされた金属部分によって定められる電界が確立されてしまうであろう。
【００１７】
複数のカソードを備える配置に対するチャンバ２のアースされた部分の影響を排除するために、本発明において抵抗器３４が使用されている。
【００１８】
もし、抵抗器３４の抵抗が増大する場合には、アースされた部分の影響は、プラズマのイグニッション後により一層排除される。何故ならば、イグニッション後には、プラズマ電流は、アノード２８から３２とカソード７から１０との間に特に流れるからである。イグニッション時には、小さな電流が流れ、従って、抵抗器３４の電圧は低い。しかしながら、一定バーニングプラズマの場合において、大きな電流が流れているならば、抵抗器３４の電圧は増大する。従って、チャンバ２のアースされた部分は、スパッタ電流回路から実質的に分離される。Ｒ＝∞である時には、電流は、アノードとカソードとの間のみに流れる。
【００１９】
図１から分かるように、チャンバ２には５つのアノード２８から３２が配置されているが、４つのカソード又は各々が１つのカソードを備える４つのターゲット配置７から１０しか配置されておらず、一般的に言って、（ｎ＋１）個のアノードとｎ個のカソードとが配置されている。しかしながら、カソードの数は、アノードの数と等しくすることもできる。
【００２０】
このような（ｎ＋１）個のアノード及びｎ個のカソードを備える配置を有することにより、チャンバを通して移動される基板に関して、幾何学的及び電気的ミラー対称性が確立される。
【００２１】
アノード２８から３２は、ライン６３を介して互いに電気的に接続されており、且つ又、抵抗器３４を介して接地３３に接続されており、従って、全てのアノード２８から３２は、共通の電位に接続されている。
【００２２】
抵抗器３４は、所定の抵抗を有するプルダウン抵抗器であり、その抵抗値は、２Ωを超えて数ｋΩまで、好ましくは、１ＭΩまでである。このような所定の抵抗値の場合には、チャンバ２の内側に均質分布のプラズマを確立するように、電力供給源、アノード及びカソードを含めて所定の電位とすることができる。その結果として、基板の均一な被覆を得ることができる。
【００２３】
もし、抵抗器３４の抵抗値が２Ωより低い場合には、電流がアノード２８から３２を通して十分には流れない。これを避けるために、抵抗器３４は、電流がアノード２８から３２を通して流れるように、２Ωを超えた、好ましくは、１０Ωを超えた抵抗値を有する。２Ω以上の抵抗値であると、被覆シート抵抗値は、その電流及び電圧と無関係となる。
【００２４】
プルダウン抵抗器３４が無い場合には、前述した電位値は、アース又は接地に対して所定値とはならないであろう。従って、この電位は、ある時にはＲ＝０に対応し、別の時にはＲ≠０に対応する。均質分布のプラズマは保証されず、即ち、被覆の分布は、ある時には良好であるが、別の時には不良となってしまうであろう。又、長時間安定性を制御することはできないであろう。
【００２５】
図１を再び参照するに、例えば、ガラス板である平面基板３５が、例示されていて、真空チャンバ２の内部３６を通して移動し、この基板３５は、カソード配置７から１０を通過するときに、被覆される。
【００２６】
図１から理解されるように、基板３５は、矢印３７の方向に移動し、開口３８を通してチャンバ２から出て行く。基板３５がチャンバ２から出て行くとき、被覆すべき別の基板３９が、開口３８の反対側に配置された開口４０を通してチャンバ２に入る。図１には示されていないが、ロック室を、真空チャンバ２の両側に配置し、基板３５が開口４０に隣接して配置されたロック室から来て、チャンバ２を通して移動し、開口３８に隣接して配置された別のロック室に入っていくようにすることができる。
【００２７】
被覆処理を通じて、チャンバ２内に一定の真空が与えられている。これは、図１に示す真空ポンプ４１、４２により達成される。
【００２８】
ガス貯蔵器４３、４４は、チャンバ２にガス又はガス混合物を供給する。このガス又はガス混合物は、パイプ４７を通して流れ、パイプ４７の開口４５、４６を経てチャンバ２に入る。
【００２９】
それから、そのガス又はガス混合物は、ポンプ４１、４２により排除され、開口４８、４９を経てチャンバ２から出て行く。ガス貯蔵器４３、４４の各々は、異なるガスを含むことができる。例えば、反応性スパッタリング処理を行う場合には、それら貯蔵器４３、４４のうちの１つ、例えば、貯蔵器４４は、Ｎ２、Ｏ２のような反応ガスを含み、一方、他方の貯蔵器４３は、Ａｒのような不活性ガスを含む。
【００３０】
そのガス流は、図１には示していないコンピュータにより制御される弁５０、５１、５２を介して調整される。
【００３１】
図１には４つのマグネトロンスパッタリング源７から１０が示されているが、４つに限らず、２つ以上であればその他の数のマグネトロンスパッタリング源を配置することができることは、当業者には明らかであろう。
【００３２】
図３から分かるように、アノード２９から３２は、個々の電力供給源１１から１４に接続され、且つ他のアノード２８に接続される。これらアノード２８から３２の全ては、互いに結合され、プルダウン抵抗器３４が、それらアノード２８から３２と接地３３との間に配置されている。
【００３３】
図２は、図１による装置１の部分を示し、カソード配置８及びカソード配置７の部分を例示している。
【００３４】
カソード配置８及びそれに対応するアノード３０は、電力供給源１２に接続されている。又、アノード３０は、ワイヤ又はライン６３に電気的に接続されている。この電力供給源１２は、直流電力供給源であり、接地３３に結合されている。カソード配置８は、チャンバ２に部分的に配置されたカソード本体５５を備える。真空チャンバ２の内側に安定な真空を維持するために、シーリング６２が設けられている。
【００３５】
カソード配置８は、更に、ヨーク５９に配置された磁石５６、５７、５８を備えており、そのヨーク５９は、磁石５６、５７、５８と本体５５との間に配置されている。
【００３６】
好ましくは銅プレートであるプレート６０が、磁石５６から５８とターゲット６１との間に配置されており、そのターゲット物質は、例えば、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ又はこれらの物質の酸化物である。ターゲット物質として、ＩＴＯも使用することができる。
【００３７】
図示していないが、真空チャンバ２の内側のカソード配置８並びに他のカソード配置は、被覆処理中にこれらカソード配置を冷却するための冷却装置を備える。
【００３８】
図３は、図１に示すのと同様の装置を示している。しかしながら、平板状カソードの代わりに、管状カソードが設けられている。管状キャリア１５から１８が、ライン６４から６７を介して個々の電圧源１１から１４の負電位に接続される管状ターゲット１９から２２によって取り巻かれている。このような管状カソードの更なる詳細については、ＥＰ１７２２００５Ｂ１に開示されている。又、直線状カソード及び管状カソード以外に、ＤＥ１９７０１５７５Ａ１の図２に示されるような平板状「ムーブマグ」カソードを使用することができる。
【００３９】
ある処理について、シート抵抗、即ち、基板上の被覆の抵抗及び被覆の均一性がプルダウン抵抗器３４の種々異なる抵抗値に依存していることを示すグラフを示しており、この処理において、チャンバ２の一端に配置されたカソードのうち１つのカソード１０の電力は、Ｐ＝３０ｋＷであり、他のカソード７から９の電力は、Ｐ＝０．１５ｋＷであり、圧力は、ｐ＝０．１５Ｐａであり、層厚さは、ほぼｄ＝１０−７ｍである。均一性は、次の式により決定される。
【００４０】
【数１】
0005213739.tif 000002
【００４１】
ここで、Ｍｉｎは、層厚さｄの最低値であり、Ｍａｘは、層厚さｄの最高値である。
【００４２】
チャンバ２の周囲壁部３から６は、帯電した人が浮動電位により負傷したりすることを避けるため及び静電帯電を避けるため、接地され又はアースされている。同じ理由により、電力供給源１１から１４のハウジングは、接地されている。このハウジングの接地は、アノード２８から３２には接続されていない。
【００４３】
図４から分かるように、もしプルダウン抵抗器３４の抵抗値が２Ωより低い場合には、均一性が損なわれてしまう。その抵抗値が２Ωより高くなるにつれて、２つの特性、即ちシート抵抗及び均一性に対する影響は減少されていき、従って、２Ωを超えた抵抗値を有するプルダウン抵抗器３４を設けることにより、より均一な被覆を得ることができる。
【００４４】
チャンバ２におけるカソード７から１０の位置により、電力を異ならせることができる。異なる電力をカソードに加える代わりに、１つの電力のみをカソードに加えることも可能である。
【００４５】
図３の曲線は、Ｒ＝２Ωのところに突然変異点を有しているが、これは、そこの測定が３つの測定点のみであることから、実質的に生じているものである。実際には、その曲線は、ある拡張関数の形をとることができる。もし、抵抗器３４が２ｋΩの抵抗の値を有する場合にも、本発明の効果が達成される。しかしながら、カソードのイグニッションは、より低いプルダウン抵抗器の値とする場合に比較して、悪くなる。
【符号の説明】
【００４６】
１…基板を被覆するための装置、２…真空チャンバ（スパッタチャンバ）、３…周囲壁部、４…周囲壁部、５…周囲壁部、６…周囲壁部、７…カソード配置、８…カソード配置、９…カソード配置、１０…カソード配置、１１…電力供給源、１２…電力供給源、１３…電力供給源、１４…電力供給源、１５…管状キャリア、１６…管状キャリア、１７…管状キャリア、１８…管状キャリア、１９…管状ターゲット、２０…管状ターゲット、２１…管状ターゲット、２２…管状ターゲット、２３…絶縁体、２４…絶縁体、２５…絶縁体、２６…絶縁体、２７…絶縁体、２８…アノード、２９…アノード、３０…アノード、３１…アノード、３２…アノード、３３…接地、３４…抵抗器（プルダウン抵抗器）、３５…基板、３６…真空チャンバの内部、３７…矢印、３８…開口、３９…基板、４０…開口、４１…真空ポンプ、４２…真空ポンプ、４３…ガス貯蔵器、４４…ガス貯蔵器、４５…開口、４６…開口、４７…パイプ、４８…開口、４９…開口、５０…弁、５１…弁、５２…弁、５３…シュラウド、５４…シュラウド、５５…カソード本体、５６…磁石、５７…磁石、５８…磁石、５９…ヨーク、６０…プレート、６１…ターゲット、６２…シーリング、６３…ライン又はワイヤ（接続ライン又は電気ライン）、６４…ライン、６５…ライン、６６…ライン、６７…ライン
【図１】
0005213739.tif 000003
【図２】
0005213739.tif 000004
【図３】
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【図４】
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